JP2023502383A

JP2023502383A - ナノワイヤネットワーク

Info

Publication number: JP2023502383A
Application number: JP2022528064A
Authority: JP
Inventors: フアン、ホセ、ビラテラ、ガルシア; リチャード、サンティアゴ、ショイフェレ
Original assignee: Fundacion Imdea Materiales
Current assignee: Fundacion Imdea Materiales
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2023-01-24
Also published as: EP3822395A1; CN114901874A; IL292815A; EP4058622A1; KR20220098208A; WO2021094485A1; CA3161140A1; US20220389614A1; MX2022005798A; CN114901874B; AU2020382885A1

Abstract

【解決手段】本発明は、ナノワイヤのネットワークを調整する方法に、前述の方法によって得ることのできるナノワイヤのネットワークに、ネットワークを含む不織材料に、ネットワークを含む電極に、ナノワイヤのネットワークを含む医薬組成物１０に、ナノワイヤのネットワークの使用に、および不織材料の使用に言及する。【選択図】図１

Description

本発明は、ナノワイヤのネットワークの合成に関する。より詳細には、本発明は、前述のナノワイヤのネットワークを調整する工程に関する。

ナノワイヤから構成されるネットワークには、さらに大きな構成要素で作られた材料に勝る利点がある。概して、ナノワイヤは、そのナノスケール寸法に起因して機械的に可撓性であり、バルク材料と比較して欠陥の量が低減している。それらはまた、サイズが小さく一次元的な形態である結果、様々な光電子的特性を示す。その結果、ナノワイヤネットワークの特性のいくつかは、ナノワイヤの特性に依存する。よって、ナノワイヤの結晶性品質、形態、およびサイズ分布に対する高度な制御が必要とされている。

Ｍ．ヒューリンら（Heurlin, M. et al. Nature volume 492, pages 90-94, 2012）は、エアロゾルを用いたナノワイヤ成長法（エアロタキシ法（ａｅｒｏｔａｘｙｍｅｔｈｏｄ））を開示しており、この方法では、触媒となるサイズ選択されたＡｕエアロゾル粒子によって、毎秒約１マイクロメートルの成長速度でＧａＡｓナノワイヤの核形成と成長が誘発される。エアロタキシ法の有効性は、ＧａＡｓ（ＧａＡｓＮＷ）、Ｐドープ、Ｚｎドープ、およびＳｎドープＧａＡｓＮＷナノワイヤ、ならびにＩｎＰナノ粒子の合成に対してしか実証されていない（Magnusson, M. H. et al. Frontiers of Physics, 9(3), 398-418, 2014）。国際出願公開第ＷＯ２０１３１７６６１９（Ａ１）号には、個々のシリコンナノワイヤを成長させた後、引き続くステップで、噴霧ノズルを通して前述のナノワイヤを噴霧し、その後、それを基板上に堆積させてナノワイヤのネットワークを形成できるとする、気相ナノワイヤ合成法が記載されている。国際出願公開公報第ＷＯ２０１３１７６６１９（Ａ１）号によれば、噴霧および堆積のステップは、ナノワイヤの合成の直後、または前述のナノワイヤを貯蔵器に保管した後に実行してもよい。しかし、ナノワイヤネットワークを合成するツーステップの方法は、ナノワイヤの短化、したがって材料の劣化につながる。さらに、ネットワークを形成するナノワイヤは、永久に絡み合っているまたは結び付いているわけはなく、自立性材料を生成するには支持基板上に堆積させる必要がある。

要約すると、先行技術の限界を克服する、良好な機械的特性を有するナノワイヤのネットワークを合成するワンステップの方法を開発する必要性がある。

本発明の発明者らは、良好な機械的特性、例えば曲げ時の良好な可撓性を有するナノワイヤの自立性ネットワークであって、高いアスペクト比をそのナノワイヤが有する、ナノワイヤのネットワークを製造するワンステップの方法を見出した。可撓性でもあるナノワイヤの自立性ネットワークの発見はブレークスルーであり、そのわけは、加工時の分散中に劣化および／またはナノワイヤの短化を生じるのが典型的である粉末または充填材としてではなく、エンジニアリング材料として、製造後のナノワイヤネットワークの操作が可能になるからである。加えて、本発明者らは、本発明の方法によって、ナノワイヤのネットワークを大量かつ高速に製造可能になることに気付いている。この手法は、様々な技術分野におけるナノワイヤのネットワークの多種多様な応用にとって非常に重要であり、そのわけは、先行技術の現在の限界を解決するからである。

本発明の方法は、エアロゾル技術に基づいており、その工程を高レベルに制御しつつ、規模を拡大して大量の製造物を製造できる可能性がある。

よって、第１の態様では、本発明は：
ｉ．反応容器に第１のガス流を提供するステップであって、
第１のガス流が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｌｉ、およびＴｅから選択される少なくとも１つの元素を含む少なくとも１つの前駆体化合物を含む、ステップと、
ｉｉ．反応容器に金属性触媒粒子を含む第２のガス流を提供し、第１および第２のガス流を反応容器中で混合してガス流混合物を形成するステップと、を含み、
少なくとも１つの前駆体化合物が、少なくとも０．００５のモル分率（ｘｉ）でガス流混合物中に存在し、
反応容器中の温度が、２００～８００℃の範囲であり、または少なくとも８０１℃であり、
少なくとも１つの前駆体化合物が、反応容器内の温度下で分解し、金属性触媒粒子上で、気液固（ＶＬＳ）法および／または化学気相成長（ＣＶＤ）法によって成長して、ナノワイヤのネットワークを形成する、ナノワイヤのネットワークを調整する方法を対象とする。

第２の態様では、本発明は、上記に定義されるとおりの方法によって得ることのできるナノワイヤのネットワークであって、ナノワイヤのネットワークのナノワイヤのアスペクト比（長さ／直径）が、少なくとも１３０である、ナノワイヤのネットワークを対象とする。

第３の態様では、本発明は、本発明のナノワイヤのネットワークを含む不織材料を対象とする。

本発明の別の態様は、本発明の詳細な実施形態のいずれかにおける本発明のナノワイヤのネットワーク、または本発明の不織材料、および任意に電気的結線または集電体を含む、好ましくは導電性ワイヤまたは集電体を含む、電極であって、電気的結線または集電体とナノワイヤのネットワークとが、電気的に結線される、電極を対象とする。

さらなる態様では、本発明は、電子装置、微小機械システム、光電子装置、ウェアラブル装置、絶縁体、センサ、電極、触媒反応、構造構成要素、電池、可撓性装置、放射線吸収材料、および透明装置における、本発明のナノワイヤのネットワークの使用を対象とする。

さらなる態様では、本発明は、電子装置、微小機械システム、光電子装置、ウェアラブル装置、絶縁体、センサ、電極、触媒反応、構造構成要素、電池、可撓性装置、放射線吸収材料、および透明装置における、本発明の不織材料の使用を対象とする。

さらなる態様では、本発明は、本発明のナノワイヤのネットワークまたは本発明の不織材料を含む医薬組成物を対象とする。

図１は、（１）シリコン前駆体流入口、（２）触媒ナノ粒子のエアロゾル流入口、（３）シリコン前駆体と触媒流の混合領域、（４）シリコンナノワイヤ核形成領域、（５）シリコンナノワイヤの伸長／成長および絡み合いの領域、（６）シリコンナノワイヤを含む不織材料（繊維など）の紡績、練条、および／または回収の領域、を含む連続合成システムのスケッチを示す。図２は、シリコンナノワイヤを示す透過型電子顕微鏡写真を示す。図３は、本発明において得られたシリコンナノワイヤのネットワークを示す走査型電子顕微鏡写真を示す。図４は、本発明において得られたシリコンナノワイヤの自立性ネットワークを示す。図５は、本発明において得られたシリコンナノワイヤのネットワークの曲げ変形させた一片を示す。図６は、ナノワイヤネットワークの機械的試験結果を示す。

他に定義されていない限り、本明細書で使用されるあらゆる技術用語および科学用語は、本開示の属する当業者に共通して理解されているのと同一の意味を有する。本明細書で使用されるとおり、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないと指示しているのでない限り、複数形への言及をも含む。

本発明は、ナノワイヤのネットワークを調整する方法、前述の方法によって得ることのできるナノワイヤのネットワーク、ナノワイヤのネットワークを含む不織材料、本発明のナノワイヤのネットワークおよび不織材料の使用、ならびに本発明のナノワイヤのネットワークまたは本発明の不織材料を含む医薬組成物を対象とする。

本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは高アスペクト比構造であり、中実材料で作られてもよい、または中空であって（管形状を有して）もよいものである。一実施形態では、ナノワイヤは連続構造である（多孔質でない）。別の実施形態では、ナノワイヤは、その合成中に互いに接合することによって網状物を形成する。

方法
第１の態様では、本発明は、
ｉ．反応容器に第１のガス流を提供するステップであって、
第１のガス流が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｌｉ、およびＴｅから選択される少なくとも１つの元素を含む少なくとも１つの前駆体化合物を含む、ステップと、
ｉｉ．反応容器に金属性触媒粒子を含む第２のガス流を提供し、第１および第２のガス流を反応容器中で混合してガス流混合物を形成するステップと、を含み、
少なくとも１つの前駆体化合物が、少なくとも０．００５のモル分率（ｘｉ）でガス流混合物中に存在し、
反応容器中の温度が、２００～８００℃の範囲であり、または少なくとも８０１℃であり、
少なくとも１つの前駆体化合物が、反応容器内の温度下で分解し、金属性触媒粒子上で、気液固（ＶＬＳ）法および／または化学気相成長（ＣＶＤ）法によって成長して、ナノワイヤのネットワークを形成する、ナノワイヤのネットワークを調整する方法を対象とする。

ナノワイヤのネットワークを調整する方法は、ナノワイヤのネットワークを繊維、紡糸、または布に変換するさらなるステップを含んでもよい。ナノワイヤのネットワークを繊維、紡糸、または布に変換するステップは任意に、本発明の方法のステップ（ｉｉ）と同時に実行される。

詳細な実施形態では、ナノワイヤのネットワークを調整する方法は、ナノワイヤのネットワークを回収する、詳細には、ナノワイヤのネットワークを（紡糸または布として）紡績しボビン上に巻きとることによってこれを行う、さらなるステップを含む。

一実施形態では、本発明の方法は、連続的な凝集方法である。

ステップ（ｉ）
本発明のナノワイヤのネットワークを調整する方法は、反応容器に第１のガス流を提供するステップ（ｉ）であって、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｌｉ、およびＴｅから選択される少なくとも１つの元素を含む少なくとも１つの前駆体化合物を、前述の第１のガス流が含む、ステップを含む。

詳細な実施形態では、第１のガス流は、Ｈ_２をさらに含む。詳細な実施形態では、第１のガス流は、不活性ガス、詳細にはＮ_２をさらに含む。

前駆体
本発明の方法のステップ（ｉ）は、反応容器に第１のガス流を提供し、前述の第１のガス流は、少なくとも１つの前駆体化合物を含む。詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、本発明のナノワイヤネットワークを生成する反応（すなわち化学反応）に加わる化合物であり、例えば、ＳｉＨ_４は、本発明の方法で使用される場合、Ｓｉナノワイヤネットワークをもたらす場合のある前駆体化合物である。

詳細な実施形態では、本発明の方法の少なくとも１つの前駆体化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、およびＴｅ、詳細にはＳｉ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ、およびＴｅ、より詳細にはＳｉおよびＧｅ、さらに詳細にはＳｉ、から選択される少なくとも１つの元素を含む。

詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、１つの前駆体化合物である。

少なくとも１つの前駆体化合物は、固体または液体の（すなわち、本発明の方法の第１のガス流中でエアロゾル化された）形態、またはガスの形態であってもよい。詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、ガスの形態である。

詳細な実施形態では、本発明の方法の少なくとも１つの前駆体化合物は、金属水素化物または有機金属化合物である。本発明の前駆体には、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン、Ｎ－ｓｅｃ－ブチル（トリメチルシリル）アミン、クロロペンタメチルジシラン、テトラメチルシラン、シリコンテトラブロミド、シリコンテトラクロリド、トリス（ｔｅｒｔ－ブトキシ）シラノール、ＳｉＨ_４、テトラメチルゲルマニウム、トリエチルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、テトラメチルゲルマニウム、トリブチルゲルマニウムヒドリド、トリエチルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、トリメチルインジウム（ＴＭｉｎ）、トリメチルインジウム（ＴＥＩＮ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、ジメチルセレニド、テルルテトラクロリド、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）、ＮＨ_３、ＡｓＨ_３、およびＰＨ_３などの化合物、詳細には（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン、Ｎ－ｓｅｃ－ブチル（トリメチルシリル）アミン、クロロペンタメチルジシラン、テトラメチルシラン、シリコンテトラブロミド、シリコンテトラクロリド、トリス（ｔｅｒｔ－ブトキシ）シラノール、ＳｉＨ_４、テトラメチルゲルマニウム、トリエチルゲルマニウムヒドロリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、テトラメチルゲルマニウム、トリブチルゲルマニウムヒドリド、トリエチルゲルマニウムヒドリド、トリメチルインジウム（ＴＭｉｎ）、トリメチルインジウム（ＴＥＩＮ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、ジメチルセレニド、テルルテトラクロリドなどのシラン誘導体、より詳細には（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン、Ｎ－ｓｅｃ－ブチル（トリメチルシリル）アミン、クロロペンタメチルジシラン、テトラメチルシラン、シリコンテトラブロミド、シリコンテトラクロリド、トリス（ｔｅｒｔ－ブトキシ）シラノール、ＳｉＨ_４、テトラメチルゲルマニウム、トリエチルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、テトラメチルゲルマニウム、トリブチルゲルマニウムヒドリド、トリエチルゲルマニウムヒドリド、およびトリフェニルゲルマニウムヒドリドなどの誘導体、さらに詳細にはＳｉＨ_４などが挙げられるが、これらには限定されない。

詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、金属水素化物、詳細にはＳｉＨ_４である。

詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、有機金属化合物である。

詳細な実施形態では、第１のガス流は、２つ以上の前駆体化合物を含む。詳細には、第１のガス流は、第１の前駆体化合物および追加の前駆体化合物を含む。詳細な実施形態では、追加の前駆体化合物は、ナノワイヤネットワークのドーパントとして（主要な前駆体化合物よりも少ない量で）使用されてもよい。好適なドーパントは、ドーピングされるナノワイヤ材料に依存する。

詳細な実施形態では、本発明の少なくとも１つの前駆体化合物は、少なくとも０．０１ｍｏｌ／ｈの流量で、好ましくは少なくとも０．０５ｍｏｌ／ｈの流量で、より好ましくは少なくとも０．１０ｍｏｌ／ｈで、さらに大幅に好ましくは約０．０３ｍｏｌ／ｈの流量で、本発明の反応容器に提供される。

ステップ（ｉｉ）
本発明のナノワイヤのネットワークを調整する方法は、反応容器に第２のガス流を提供し、前述の第２のガラス流が金属性触媒粒子を含むステップ（ｉｉ）であって、第１および第２のガス流を反応容器内で混合してガス流混合物を形成するステップを含む。

詳細な実施形態では、本発明の方法の第２のガス流は、不活性ガス、好ましくはＮ_２をさらに含む。

より詳細な実施形態では、本発明の方法の第２のガス流は、Ｈ_２をさらに含む。

詳細な実施形態では、１種類のガスのみが本発明において使用される。詳細には、用語「第１」および「第２」は、使用される流れの数を指す。

触媒
本発明のナノワイヤのネットワークを調整する方法は、金属性触媒粒子を含む第２のガス流を提供するステップ（ｉｉ）を含む。

詳細な実施形態では、本発明の方法の金属性触媒粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｉｎ、およびＡｌから選択される１つまたは複数の元素を含み、詳細にはＡｕ、Ｎｉ、Ａｇ、およびＣｕから選択される１つまたは複数の元素を含み、より詳細にはＡｕおよびＡｇから選択される１つまたは複数の元素を含み、さらに詳細にはＡｕを含む。金属性触媒粒子は、単一の元素、または２つ以上の元素の組み合わせ（例えば、合金）からなっていてもよい。金属性触媒粒子は、第２のガス流中に、固体粒子として、または液体粒子として、好ましくは固体粒子として存在してもよい。

別の詳細な実施形態では、本発明の方法の金属性触媒粒子は、ナノワイヤの成長を制御および／または促進する、１６族元素から選択される１つまたは複数の追加の元素をさらに含む。この追加の元素は詳細には、酸素、硫黄、セレン、テルル、およびポロニウムから選択され、より詳細にはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、およびＯから選択される。

詳細な実施形態では、金属性触媒粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｉｎ、およびＡｌから選択される１つの元素からなり、詳細にはＡｕ、Ａｇ、およびＣｕから選択される１つの元素からなり、より詳細にはＡｕおよびＡｇから選択される１つの元素からなり、さらに詳細にはＡｕからなる。

詳細な実施形態では、金属性触媒粒子は、０．１と１００ｎｍの間の、好ましくは１と３０ｎｍの間の平均直径を有する。本発明の金属性触媒粒子の平均直径は、電子顕微鏡写真を用いて１００個より多い金属性触媒粒子の直径を測定することによって得られた値の平均から、または微分型静電分級器（ＤＭＡ）などの異なるエアロゾル測定技術から得られたサイズ分布から計算してもよい。

さらに、金属性触媒粒子は、電荷を伴わずに提供されてもよいし、金属性触媒粒子は、電荷を与えられてもよい。

金属性触媒粒子は、上流のエアロゾル生成装置によって生成されたエアロゾルの形態で反応容器に提供されてもよい。あるいは、金属性触媒粒子は、前駆体化合物、好ましくはガス状前駆体化合物を提供することによって、インサイチュで形成されてもよい。好ましい実施形態では、金属性触媒粒子は、エアロゾルの形態で提供される。

詳細な実施形態では、金属性触媒粒子は、少なくとも１×１０^－５ｇ／ｈの、好ましくは少なくとも１×１０^－４ｇ／ｈの、より好ましくは少なくとも２×１０^－４ｇ／ｈの、さらに好ましくは少なくとも２．７×１０^－４ｇ／ｈの流量で反応容器に入る。

ガス流混合物
詳細な実施形態では、本発明の方法のガス流混合物は、第１および第２のガス流が反応容器中で接触する場合に生成される。混合する手段を、流れを混合してガス流混合物を形成するのに使用してもよい。必要であれば、圧力および流量を調整して、第１および第２の流れが適切に混合されてガス流混合物を確実に形成するようにしてもよい可能性がある。

詳細な実施形態では、ガス流混合物は、少なくとも６０ｌ／ｈ、好ましくは少なくとも１２０ｌ／ｈの流量で反応容器中を循環する。

別の詳細な実施形態では、ガス流混合物は、１００秒未満の、詳細には０．１と８０秒の間の、より詳細には１と６０秒の間の、さらに詳細には２と３０秒の間の、好ましくは４と１６秒の間の、反応容器中の滞留時間を有する。

ガス流混合物に加えて、１つまたは複数のシース流を本発明の反応容器中に導入してもよい。シース流には、窒素、水素、およびヘリウムやアルゴンなどの希ガスが挙げられるが、これらには限定されない。

本発明の方法では、少なくとも１つの前駆体化合物は、少なくとも０．００５のモル分率（ｘｉ）でガス流混合物中に存在する。

詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、少なくとも０．００６の、詳細には少なくとも０．０１の、より詳細には少なくとも０．０１５の、さらに詳細には０．０１と０．５の間の、好ましくは約０．０２のモル分率でガス流混合物中に存在する。本発明の文脈では、モル分率は、ある構成成分の量（モル数で）を、全構成成分の総量（これもまたモル数表示されるもの）で除算したものとして表現される。

詳細な実施形態では、本発明の少なくとも１つの前駆体化合物は、少なくとも０．１×１０^－４ｍｏｌ／ｌの濃度で、詳細には少なくとも１×１０^－４ｍｏｌ／ｌの濃度で、より詳細には少なくとも１．５×１０^－４ｍｏｌ／ｌの濃度で、さらに詳細には少なくとも２×１０^－４ｍｏｌ／ｌの濃度で、ガス流混合物中に存在する。

詳細な実施形態では、ガス流混合物は、Ｈ_２を含む。

一実施形態では、本発明のガス流混合物は、
－少なくとも１つの前駆体化合物と、
－窒素、水素、および／または希ガスなどの少なくともシースガスと、
－金属性触媒粒子と、
を含む。

一実施形態では、本発明のガス流混合物は、
－少なくとも１つの前駆体化合物と、
－窒素、水素、および／または希ガスなどの少なくともシースガスと、
－金属性触媒粒子と、
からなる。

好ましい実施形態では、本発明のガス流混合物は、
－ＳｉＨ_４などの前駆体化合物と、
－それらの組み合わせの窒素、水素、希ガスなどのシースガスまたはガス混合物と、
金粒子などの金属性触媒粒子と、
からなる。

反応容器
詳細な実施形態では、本発明の工程で使用される反応容器は、ガス反応容器、好ましくは円筒形反応容器、より好ましくはセラミックまたは金属製の円筒形反応容器、さらに好ましくは管などのステンレス鋼製の円筒形反応容器である。

本発明の方法によれば、第１および第２のガス流は、反応容器内で混合する。

詳細な実施形態では、反応容器内部の温度は均一であり、詳細には反応器の管に沿って５０度以内で均一であり、より詳細には高温ゾーンから８０ｃｍにわたって均一であり、詳細には高温ゾーンの３０～５０ｃｍの間で均一である。

本発明の方法では、反応容器内の温度は、少なくとも２００℃、好ましくは少なくとも４００℃、より好ましくは少なくとも５００℃である。

詳細な実施形態では、反応容器内の温度は、２００～８００℃の範囲であり、または少なくとも８０１℃であり、この温度で前駆体化合物は分解可能であり、好ましくは温度は、２００～８００℃、または８０１～３０００℃の範囲であり、より好ましくは温度は、３００～８００℃、または８０１～２０００℃の範囲である。

詳細な実施形態では、反応容器内の温度は、２００～８００℃の範囲であり、好ましくは温度は、３００～７００℃、より好ましくは４００～６５０℃の範囲であり、さらに好ましくは約６００℃である。

詳細な実施形態では、反応容器内の圧力は、５００ｍｂａｒ～２００００ｍｂａｒ（５００００Ｐａ～２００００００Ｐａ）の間、好ましくは９００ｍｂａｒ～３０００ｍｂａｒ（９００００Ｐａ～３０００００Ｐａ）の間である。

詳細な実施形態では、反応容器内の温度は、当技術分野で公知のいずれかの好適な加熱手段によって、好ましくは、プラズマ、アーク放電、抵抗加熱、熱線加熱、トーチ加熱、または火炎加熱手段によって、より好ましくは、抵抗加熱、熱線加熱、トーチ加熱、または火炎加熱手段によって、達せられる。

ナノワイヤネットワークの成長
本発明の方法では、少なくとも１つの前駆体化合物は、反応容器内の温度条件下で分解し、金属性触媒粒子上で、気液固（ＶＬＳ）法および／または化学気相成長（ＣＶＤ）法によって成長して、ナノワイヤのネットワークを形成する。詳細な実施形態では、ナノワイヤは、ガス流混合物中にある間に成長する（すなわち、それらはエアロゾル化される）。詳細な実施形態では、少なくとも１つの前駆体化合物は、反応容器内の温度条件下で分解し、金属性触媒粒子上で、浮遊触媒化学気相成長（ＣＶＤ）法によって成長して、ナノワイヤのネットワークを形成する。

必要であれば、１つまたは複数のシース流を反応容器中に導入してもよい。詳細には、前述の１つまたは複数のシース流を、ガス流混合物と反応容器の壁との間に導入してもよい。

適切な前駆体化合物、ガス流、温度、圧力、および金属性触媒粒子を選択することによって、ナノワイヤを、軸方向、または半径方向、またはこれら２つの成長モードの組み合わせで成長させることができ、好ましくは、成長は、軸方向に生じ、より好ましくは成長は、１１０方向に生じ、詳細にはＳｉナノワイヤの場合に生じる。

ナノワイヤの成長は、金属性触媒粒子の表面上での少なくとも１つの前駆体化合物の触媒分解と、金属性触媒粒子の表面上でのナノワイヤの核形成とによって開始する場合がある。核形成後、ナノワイヤは、方向性のある成長をし、細長い対象物、すなわちナノワイヤを形成する場合がある。成長は、気液固（ＶＬＳ）法および／または化学気相成長（ＣＶＤ）法を通じて生じる場合がある。同時に、ナノワイヤは臨界濃度に達し、凝集して、反応容器中でナノワイヤのネットワークを形成する。よって、本発明の方法は、連続的な凝集方法である。好ましくは、ガス混合物は、金属性触媒粒子を担持して反応器を通じて流れ、ナノワイヤネットワークは、反応容器長を通じて流れる。一実施形態では、ナノワイヤのネットワークは、ナノチューブなどの中空ナノワイヤを含む。一実施形態では、ナノワイヤのネットワークは、中空の、そして中実ナノワイヤなどの中空でないナノワイヤを含む。別の実施形態では、ナノワイヤのネットワークは、ナノチューブなどの中空ナノワイヤを含む。

本発明の文脈では、化学気相成長（ＣＶＤ）法という表現は、１つまたは複数の揮発性前駆体化合物が、触媒表面上で反応および／または分解して、一次元構造、例えばナノワイヤを生成する工程として理解される。前述の触媒粒子は、気相中に漂っていてもよく、一般に浮遊触媒と称される。前述の粒子は、溶融状態または固体状態であってもよく、また、本明細書で上記したとおり、ナノワイヤの成長を制御および／または促進する追加の元素を含んでいてもよい。この追加の元素には、１６族元素、例えばＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、または酸素などが挙げられる。また、前述の前駆体は、反応器の表面上で部分的に分解する場合がある。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークを調整する方法は、少なくとも１×１０^－７というエアロゲル化パラメータ下で、詳細には少なくとも１×１０^－６というエアロゲル化パラメータ下で、より詳細には少なくとも２×１０^－６というエアロゲル化パラメータ下で、実行される。

本発明の文脈では、「エアロゲル化パラメータ」という表現は、ナノワイヤの平均アスペクト比（長さ／直径）と体積濃度（ｖｃ（ナノワイヤの体積／反応器の体積））の積として理解される。

本発明の文脈では、「気液固」（ＶＬＳ）法という表現は、液体触媒粒子へのガス（すなわち気相上の少なくとも１つの前駆体化合物）の直接吸着により、化学気相成長から一次元構造、例えばナノワイヤを成長させる機構であり、この液体触媒粒子は、過飽和レベルまで急速に蒸気を吸着できる、そしてそこから、気液固界面で核形成シードから結晶成長を生じさせることのできるものである。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤネットワークは、ガス流混合物中（反応容器中）に存在する間に形成され、詳細には、ナノワイヤを凝集させた（すなわち、ナノワイヤが、たがいの間で接合した、絡み合った、接続した、または融合した）ナノワイヤのネットワークが、本発明の反応容器の出口のところで得られる。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、連続的な工程として生成される。あるいは、ナノワイヤのネットワークは、個別に生成されてもよい。好ましい実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、連続的に生成される。

詳細な実施形態では、本発明の方法は、ナノワイヤのネットワークを基板上に回収するステップをさらに含み、好ましくは、基板はフィルタであり、より好ましくは、真空フィルタである。より詳細な実施形態では、本発明の方法は、ナノワイヤのネットワークを緻密化するステップをさらに含み、好ましくは、溶媒または溶媒の混合物、より好ましくは有機溶媒または有機溶媒の混合物、さらに好ましくはアルコール基を含む溶媒または溶媒の混合物を使用することによって、さらに好ましくはイソプロパノールを使用することによって、これを行う。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、少なくとも０．０１ｇ／ｈの速度で、好ましくは少なくとも０．０２ｇ／ｈの速度で、より好ましくは少なくとも０．０５ｇ／ｈの速度で、さらに好ましくは約０．１ｇ／ｈの速度で生成される。

別の詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、０．０１ｇ／ｈ～１０ｇ／ｈの速度で、好ましくは０．０２ｇ／ｈ～５ｇ／ｈの速度で、より好ましくは０．０５ｇ／ｈ～１ｇ／ｈで、さらに好ましくは０．０９ｇ／ｈ～１ｇ／ｈの速度で生成される。

ナノワイヤのネットワーク
本発明の一態様は、本発明の詳細な実施形態のいずれかにおいて本発明の方法によって得ることのできるナノワイヤのネットワークであって、ナノワイヤのネットワークのナノワイヤのアスペクト比（長さ／直径）が少なくとも１３０である、ナノワイヤのネットワークを対象とする。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、網状物を形成し、好ましくは、ナノワイヤのネットワークのナノワイヤどうしは、互いの間で接合し、絡み合い、接続され、融合し、または噛み合っており、好ましくは接合し、絡み合い、接続され、または融合し、より好ましくはそれらの間で接合が形成される。一実施形態では、網状物は、ナノワイヤの凝集体を含む。詳細な実施形態では、網状物は、自立性である。

詳細な実施形態では、ナノワイヤのネットワークは、自立性である。本発明の文脈では、「自立性」という用語は、他の物体または構造、例えば基板によって支持されていない構造を指す。一実施形態では、ナノワイヤのネットワークは、追加のマトリクスまたは結合剤などの追加の相を含まない。代替実施形態では、ナノワイヤのネットワークは、ナノワイヤ中に存在する。

詳細な実施形態では、本発明のネットワークのナノワイヤは凝集しており、詳細には強く凝集しており、詳細にはそれらは、ファンデルワールス力、永久双極子、水素結合、および／または共有結合、絡み合い、ならびに他の形態の機械的な噛み合いなどの二次的な力によって強く凝集している。強く凝集することによって、本発明の文脈では、材料が中実物体を形成すること、そしてネットワークを含むナノワイヤが、超音波処理、攪拌、切断、または同様の方法に頼らなければ容易に分散させることができないことが示唆される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、連続的なネットワークである。本発明の文脈では、連続的なネットワークは、個別でないパーコレートしたネットワークとして理解される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、エアロゲル、すなわち低密度の、好ましくは１０^－２ｇ／ｃｍ^３未満の、好ましくは１０^－３ｇ／ｃｍ^３未満の、より好ましくは１０^－４ｇ／ｃｍ^３未満の、より好ましくは１０^－５ｇ／ｃｍ^３未満の中実材料である。詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、少なくとも０．００１ｇ／ｃｍ^３の、詳細には少なくとも０．０１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する。

より詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは緻密化され、詳細には、機械的方法、溶媒添加の方法、電磁気的方法、または類似の方法によって、これがなされる。

詳細な実施形態では、本発明のネットワークのナノワイヤは、少なくとも１０の、好ましくは少なくとも１００の、より好ましくは少なくとも１１０の、より好ましくは少なくとも１２０の、さらに好ましくは少なくとも１３０の、さらに好ましくは少なくとも１３５の、さらに好ましくは少なくとも１４０の、より好ましくは少なくとも１５０の、さらに好ましくは少なくとも２００の、平均アスペクト比（長さ／直径）を有する。

より詳細な実施形態では、本発明のネットワークのナノワイヤは、１と１０００の間の、詳細には１００と８００の間の、より詳細には１２０と７００の間の平均アスペクト比（長さ／直径）を有する。本発明のネットワークのナノワイヤの平均アスペクト比は、電子顕微鏡法を用いて相当数の（例えば、１００本より多い）ナノワイヤの寸法を測定することによって得られた値の平均から計算してもよい。

詳細な実施形態では、本発明のネットワークのナノワイヤの平均長は、少なくとも１ミクロン、詳細には少なくとも２ミクロン、好ましくは少なくとも３、４、または５ミクロン、より好ましくは少なくとも１０ミクロンである。詳細な実施形態では、本発明のネットワークのナノワイヤの平均長は、１と３０ミクロンの間、好ましくは２と２０ミクロンの間、より好ましくは３と１５ミクロンの間である。本発明のネットワークのナノワイヤの平均長は、電子顕微鏡法を用いて１００本より多いナノワイヤの長さを測定することによって得られた値の平均から計算してもよい。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、９９．９％未満、詳細には９９％未満、より詳細には９７％未満、さらに詳細には約９６％の多孔率を有する。

別の詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、９０．０％未満の多孔率を有する。

代替実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、９９．９％と３０％の間の、詳細には５０％と９８％の間の、より詳細には６０％と９７％の間の、さらに詳細には約９６％の多孔率を有する。

ナノワイヤのネットワークの多孔率は、当技術分野で公知の方法を用いて、例えば、光学顕微鏡および／または電子顕微鏡観察により通常試料の体積を決定しその重量を重量測定して、測定されており、次いで多孔率は、当技術分野で公知の、ナノワイヤと同一の材料のモノリシック結晶の理論密度との比較により計算される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、Ｇａ_ｘＩｎ_１－ｘＡｓ_ｙＰ_１－ｙ、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ_ｙＰ_１－ｙ、ＧａＳｂ、Ｇａ_ｘＩｎ_１－ｘＡｓ_ｙＳｂ_１－ｙ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、Ａｌ_ｚＧａ_ｘＩｎ_{１－ｘ－ｚ}Ｎ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、ＳｉＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ、ＣｄＳ、Ｔａ_ｘ、ＭｏＳ_ｙ、ＷＳ_ｙ、ＭｏＴｅ_ｙ、ＴａＳｅ_ｙ、ＮｂＳｅ_ｙ、ＮｉＴｅ_ｙ、ＢＮ、Ｂｉ_ｚＴｅ_ｙ、ＢＰ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＣｏＯ_ｘ、ＭｎＯ_ｘ、ＣｕＯ_ｘ、Ｌｉ_ｘＭｎ_ｙＯ、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_ｚＯ、Ｎｉ_ｘから選択される少なくとも１つの材料を含み、ここで、０≦ｘ≧１、０≦ｙ≧１、および０≦ｚ≧１であり、好ましくは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、およびＳｉＯ_ｘを含み、ここで、０≦ｘ≧１であり、さらに好ましくは、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、およびＳｉＯ_ｘを含み、ここで、０≦ｘ≧１であり、より好ましくはＳｉまたはＧｅを含み、さらに好ましくは、Ｓｉを含む。詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、コーティング、好ましくは、無機コーティングまたは炭素コーティングをさらに含む。

別の詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、Ｇａ_ｘＩｎ_１－ｘＡｓ_ｙＰ_１－ｙ、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ_ｙＰ_１－ｙ、ＧａＳｂ、Ｇａ_ｘＩｎ_１－ｘＡｓ_ｙＳｂ_１－ｙ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、Ａｌ_ｚＧａ_ｘＩｎ_{１－ｘ－ｚ}Ｎ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、ＳｉＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ、ＣｄＳ、Ｔａ_ｘ、ＭｏＳ_ｙ、ＷＳ_ｙ、ＭｏＴｅ_ｙ、ＴａＳｅ_ｙ、ＮｂＳｅ_ｙ、ＮｉＴｅ_ｙ、ＢＮ、Ｂｉ_ｚＴｅ_ｙ、ＢＰ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＣｏＯ_ｘ、ＭｎＯ_ｘ、ＣｕＯ_ｘ、Ｌｉ_ｘＭｎ_ｙＯ、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_ｚＯ、およびＮｉ_ｘから選択される少なくとも１つの材料を含み、ここで、０≦ｘ≧１、０≦ｙ≧１、および０≦ｚ≧１であり、好ましくは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、およびＳｉＯ_ｘを含み、ここで、０≦ｘ≧１であり、より好ましくは、ＳｉおよびＧｅから選択される少なくとも１つの材料からなり、さらに好ましくは、Ｓｉからなる。別の詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、ＳｉおよびＧｅから選択される少なくとも１つの材料と、コーティング、好ましくは無機材料または炭素材料とからなる。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、少なくとも０．０１ｇ／ｃｍ^３の、詳細には少なくとも０．０５ｇ／ｃｍ^３の、より詳細には少なくとも０．０７５ｇ／ｃｍ^３の、さらに詳細には少なくとも０．０８０ｇ／ｃｍ^３好ましくは少なくとも０．０１５ｇ／ｃｍ^３の、より好ましくは少なくとも０．０２０ｇ／ｃｍ^３の、さらに好ましくは約０．１２８ｇ／ｃｍ^３の体積密度を有する。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、０．０１ｇ／ｃｍ^３と０．２ｇ／ｃｍ^３の間の、詳細には０．０７ｇ／ｃｍ^３と０．３０ｇ／ｃｍ^３の間の体積密度を有する。本発明のナノワイヤのネットワークの体積密度は、当該技術分野で公知のいずれかの実験技術から計算してもよく、詳細にはそれは、ナノワイヤのネットワークの試料の面積密度および厚さから決定される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、絡み合っており、好ましくは、物理的に絡み合っている。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、ナノワイヤを含むネットワークである。詳細な実施形態では、ネットワークを形成するナノワイヤは、同一または異なる特性を有することができる。より詳細な実施形態では、ネットワーク中に含まれるナノワイヤは、異なる組成および／またはアスペクト比を有する。

詳細な実施形態では、ナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、中空であり（すなわち、それらはナノチューブであり）、好ましくは、それらは、ナノチューブである。より詳細な実施形態では、中空ナノワイヤは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、およびＳｉＯ_ｘを含み、ここで、０≦ｘ≧１であり、より好ましくはＳｉおよびＧｅから選ばれる少なくとも１つの材料からなり、さらに好ましくはＳｉからなる。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、本発明の方法で使用される金属性触媒粒子をさらに含む。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、コーティング、詳細には無機コーティングまたは炭素コーティング、より好ましくは炭素コーティングをさらに含む。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、コーティング、詳細には無機コーティングまたは炭素コーティング、より好ましくは炭素コーティングをさらに含む。

別の詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、気相工程、液相工程、アニーリング工程、または放射線照射工程によって化学的に機能化させることができる。詳細な実施形態では、ナノワイヤの化学的機能化は、合成工程において、または追加のステップにおいて実行される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、標識用またはマーキング用の元素または化合物をさらに含み、前述の標識用の元素または化合物により、ナノワイヤの追跡可能性が得られる。詳細な実施形態では、ナノワイヤの標識またはマーキングは、合成工程の最中に、または前述の合成の後、追加のステップにおいて実行される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、整列しているものが圧倒的である。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、ナノワイヤを整列させるために、引き出され、伸長され、または電磁的もしくは電気化学的方法に供される。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、粒子、好ましくは非晶質粒子、より好ましくは非晶質球状粒子をさらに含む。

詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、結晶質である。

一実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、結晶相および非晶質相を含み、好ましくは、結晶相が、ネットワークの総重量の少なくとも５０ｗｔ％で、より好ましくは少なくとも７５ｗｔ％で、さらに好ましくは少なくとも９０ｗｔ％で存在し、さらに好ましくは、結晶相が、結晶質ナノワイヤを含み、非晶質相が非晶質粒子、好ましくは非晶質球状粒子を含む。

一実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、ネットワークの総重量の少なくとも５０ｗｔ％の、好ましくは少なくとも７５ｗｔ％の、より好ましくは少なくとも９０ｗｔ％の結晶質ナノワイヤを含む。

別の詳細な実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、ナノワイヤからなる。

一実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、少なくとも０．０５Ｊ／ｇの、好ましくは０．１と０．５Ｊ／ｇの間の破断エネルギー値を有する。破断エネルギー値は、当技術分野で公知のとおりの従来の機械的試験装置を用いた、ナノワイヤのネットワーク試料の機械的引張り試験によって測定されている。

一実施形態では、本発明のナノワイヤのネットワークは、０．５ＭＰａ／ＳＧを超える、好ましくは０．８ＭＰａ／ＳＧを超える、より好ましくは１ＭＰａ／ＳＧを超える比引張り強度を有する。詳細には、比引張り強度の値は、ＭＰａ／ＳＧの単位であり、ＳＧは、ｇ／ｃｍ^３の単位での、ナノワイヤのネットワークの密度と数値的に等価である比重を意味する。比引張り強度は、当技術分野で公知のいずれかの引張り試験技術によって測定してもよく、例えば、テクステクノ社ファビマット（ＴｅｘｔｅｃｈｎｏＦａｖｉｍａｔ）引張り試験機を用いて、１０％／分の歪み速度で、そして好ましくは５ｍｍのゲージ長で、ナノワイヤのネットワークの試料の機械的引張り測定によって、測定してもよい。

不織材料
本発明の別の態様は、本発明の詳細な実施形態のいずれかにおいて定義されるとおりのナノワイヤのネットワークを含む不織材料を対象とする。詳細な実施形態では、本発明の不織材料は、本発明のナノワイヤのネットワークの１つまたは複数の層を含む。

別の詳細な実施形態では、本発明の不織材料は、不織布、好ましくは、一方向性の不織布である。

別の詳細な実施形態では、本発明の不織材料のナノワイヤのネットワークのナノワイヤは、単一方向に、好ましくは単一の平行方向に配向している。

別の詳細な実施形態では、本発明の不織材料は、ナノワイヤのネットワークのナノワイヤが単一方向に、好ましくは単一の平行方向に配向している、不織布である。

別の詳細な実施形態では、本発明の不織材料は、紡糸である。

別の詳細な実施形態では、本発明の不織材料は、ナノワイヤの表面化学的性質を修飾する気相工程、液相工程、アニーリング工程、または放射線照射工程によって、化学的に機能化させることができる。

使用
本発明の別の態様は、電子装置、微小機械システム、光電子装置、ウェアラブル装置、絶縁体、センサ、電極、触媒反応、構造構成要素、電池、可撓性装置、放射線吸収材料、および透明装置における、本発明のナノワイヤのネットワークの使用を対象とする。

本発明の別の態様は、電子装置、微小機械システム、光電子装置、ウェアラブル装置、絶縁体、センサ、電極、触媒反応、構造構成要素、電池、可撓性装置、放射線吸収材料、および透明装置における、本発明の不織材料の使用を対象とする。

一実施形態では、本発明は、電池における、詳細には、電池のアノードまたはカソードなどの電極、セパレータ、および／または集電体における、本発明のナノワイヤのネットワークまたは本発明の不織材料の使用を対象とする。

一実施形態では、本発明は、本発明のナノワイヤのネットワークまたは本発明の不織材料の、電極としての、好ましくはリチウム電池のアノードとしての使用を対象とする。

電極
本発明の別の態様は、本発明の詳細な実施形態のいずれかにおける本発明のナノワイヤのネットワークまたは本発明の不織材料を含む電極と、任意に、導電性ワイヤまたは集電体を好ましくは含む電気的結線または集電体であって、電気的結線とナノワイヤのネットワークが、電気的に結線されている、電気的結線または集電体と、を対象とする。一実施形態では、電極は、本発明のナノワイヤのネットワークからなる。より詳細な実施形態では、電極はアノードである。

本発明の著者らは、ナノワイヤネットワークによって付与される機械的特性のおかげで、電極における補強添加剤（例えば、ポリマー結合剤）の使用がいらなくなり、従来使用されてきた溶媒または他の形態の分散物の必要なしにそのような電極を処理または一体化する方法が可能になることに気付いている。

医薬組成物
本発明の一態様は、請求項１０～２５のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワークまたは請求項２６に記載の不織材料を含む、好ましくはこれを、薬剤的に許容できる賦形剤として含む、医薬組成物を対象とする。

本発明は、本発明の範囲をいかなる場合でも限定することはない以下の実施例によって、例示される。

実施例１
反応容器内のガス流に漂わせた触媒ナノ粒子の存在下でＳｉ前駆体を分解させることによって、シリコン（Ｓｉ）ナノワイヤを含むナノワイヤのネットワークを製造した。

第１のガス流により、Ｈ_２（２００比立方センチメートル／分）の流れ中、ＳｉＨ_４前駆体（２ｇ／ｈ）を、反応容器に送達した。同時に、主担体ガスとしてのＮ_２（１比リットル／分）の流れ中、予め合成された触媒の金ナノ粒子のエアロゾルを、第２のガス流として反応容器中に導入した。次いで、第１の流れと第２の流れを混合して、ガス流混合物を形成した。

ＳｉＨ_４前駆体は、ガス流混合物中、０．０２のモル分率（モル数での前駆体の量を、同じくモル数で表された混合物中の全構成成分の総量で除算したものとして表される）で、そして反応容器中２．４×１０^－４ｍｏｌ／ｌの濃度で、存在していた。使用した反応容器は、管状炉内の金属製反応管であった。

反応容器の高温ゾーン（約６００℃）にガス流混合物が入ると、Ｓｉ前駆体が分解し、触媒粒子と会合した。Ｓｉナノワイヤは、反応容器内で急速に成長し、ガス流中にも漂っていた。ナノワイヤの平均長は、少なくとも４ミクロンであった。ナノワイヤの平均直径とアスペクト比は、高倍率での走査型電子顕微鏡写真の画像解析によって実行された相当数の測定結果から得た。ナノワイヤの長さは、直径とアスペクト比の積から計算した。

ナノワイヤは、反応容器内で互いに絡み合いかつ相互作用して、高度に多孔質の固体（ナノワイヤのネットワーク）を形成したが、これは、蜘蛛の巣またはエアロゲルに類似し（図３参照）、前述のナノワイヤどうしの間の強い表面相互作用を通じて会合していた。反応ゾーンでの滞留時間は４０秒未満であった。合成したネットワーク材料は、紡糸または一方向性の不織布として練条することにより回収した。

合成されたナノワイヤ材料のネットワークは自立性であり（図４参照）、さらなる処理に関連する条件下での取り扱いに耐える十分な機械的安定性を有していた。図５に示されるとおり、得られた材料は、数ミリメートルの曲率半径への可逆的な曲げに耐えられる十分な可撓性を有していた（図５参照）。ナノワイヤのネットワークは、０．０９ｇ／ｃｍ^３という低い体積密度と約９６．０％の多孔率を示した。加えて、ナノワイヤのネットワークは、１×１０^－１ｇ／ｈより高い速度で生成された。

ナノワイヤネットワークの機械的試験を実行した。詳細には、引張り試験を、テクステクノ社ファビマット引張り試験機を用いて、１０％／分の歪み速度で実行した。試料の寸法は、各試料の光学顕微鏡写真から決定した。ナノワイヤネットワーク試料の幅と厚さは、それぞれ０．６ｍｍと２５ミクロンであった。次いで、体積密度を、試料の面積密度と厚さから決定した。面積密度は、ナノワイヤのネットワークの通常試料を秤量することによって決定したが、その寸法は、光学顕微鏡および／または電子顕微鏡法による直接観察によって決定することができる。

把持部のところで破断した試料を捨て、ゲージ長５ｍｍで２３個、２ｍｍで５個、１ｍｍで８個、合計３６個の試料を試験した。さらに小さいゲージ長でも、引張り強度に有意な差は認められなかった。データを、市販のポリアラミド繊維の引張り試験から得られたマシンコンプライアンスについて補正した。本文の応力－歪み曲線は、５ｍｍゲージ長の試料の場合のものである。引張り破断エネルギー値を表１に示す。表１に示されるデータは、操作中に試料に導入された欠陥の把持によって誘発された破断ではない真性の破断であるとする明確な証拠を示している、最良の１０個の測定値から計算した。密度比は、この材料の理論的なバルク密度をそれぞれ有する中実ロッドの六方最密充填構造の束に対応する最大密度を仮定して計算した。詳細には、比引張り強度の値は、ＭＰａ／ＳＧの単位であり、ＳＧは、ｇ／ｃｍ^３の単位での、ナノワイヤのネットワークの密度と数値的に等価な比重を意味する。

図６は、Ｓｉナノワイヤからなる試料の長方形の布に対する機械的試験結果を示している。詳細には、図６は、５ｍｍゲージ長の試料の応力－歪み曲線を示している。これらの試料は、弾塑性変形による高い破断エネルギー値、およびそれに応じた高い延性を示した。ナノワイヤネットワークは、約３％という大きな延性値を示している。加えて、密度で規格化された破断エネルギー値は、０．１８±０．１Ｊｇ^－１であった。

Claims

ｉ．反応容器に第１のガス流を供給するステップであって、
前記第１のガス流が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｌｉ、およびＴｅから選択される少なくとも１つの元素を含む少なくとも１つの前駆体化合物を含む、ステップと、
ｉｉ．前記反応容器に、金属性触媒粒子を含む第２のガス流を提供し、前記第１および第２のガス流を前記反応容器内で混合してガス流混合物を形成するステップと、を含み、
前記少なくとも１つの前駆体化合物が、少なくとも０．００５のモル分率（ｘｉ）で前記ガス流混合物中に存在し、
前記反応容器内の温度が、２００～８００℃の範囲であり、または少なくとも８０１℃であり、
前記少なくとも１つの前駆体化合物が、前記反応容器内の温度下で分解し、前記金属性触媒粒子上で、気液固（ＶＬＳ）法および／または化学気相成長（ＣＶＤ）法によって成長して、ナノワイヤのネットワークを形成する、ナノワイヤのネットワークを調整する方法。
前記少なくとも１つの前駆体化合物が、ＳｉおよびＧｅから選択される１つの元素を含む、請求項１に記載の方法。
前記少なくとも１つの前駆体化合物が、金属水素化物または有機金属化合物である、請求項２に記載の方法。
前記少なくとも１つの前駆体化合物が、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン、Ｎ－ｓｅｃ－ブチル（トリメチルシリル）アミン、クロロペンタメチルジシラン、テトラメチルシラン、シリコンテトラブロミド、シリコンテトラクロリド、トリス（ｔｅｒｔ－ブトキシ）シラノール、ＳｉＨ_４、テトラメチルゲルマニウム、トリエチルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、トリフェニルゲルマニウムヒドリド、テトラメチルゲルマニウム、トリブチルゲルマニウムヒドリド、トリエチルゲルマニウムヒドリド、およびトリフェニルゲルマニウムヒドリドからなる群から選択される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
前記金属性触媒粒子が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｉｎ、およびＡｌから選択される１つまたは複数の元素を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
前記金属性触媒粒子が金粒子であり、好ましくは０．１～１００ｎｍの直径を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
前記ガス流混合物がＨ_２を含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノワイヤのネットワークが、少なくとも０．０１ｇ／ｈの速度で生成される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
前記反応容器内の温度が、３００～８００℃、または８０１～３０００℃の範囲である、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法によって得ることのできるナノワイヤのネットワークであって、前記ナノワイヤのネットワークの前記ナノワイヤのアスペクト比が、少なくとも１３０である、ナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤのネットワークが自立性である、請求項１０に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤの平均アスペクト比が、少なくとも１５０、好ましくは少なくとも２００である、請求項１０または１１のいずれかに記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤの平均長さが、少なくとも１ミクロンである、請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ネットワークが、９９．９％未満の多孔率を有する、請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ネットワークが、９７％未満の多孔率を有する、請求項１４に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ネットワークが、６０～９７％の多孔率を有する、請求項１５に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤが、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、Ｇａ_ｘＩｎ_１－ｘＡｓ_ｙＰ_１－ｙ、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＡｓ_ｙＰ_１－ｙ、ＧａＳｂ、Ｇａ_ｘＩｎ_１－ｘＡｓ_ｙＳｂ_１－ｙ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、Ａｌ_ｚＧａ_ｘＩｎ_{１－ｘ－ｚ}Ｎ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、ＳｉＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ、ＣｄＳ、Ｔａ_ｘ、ＭｏＳ_ｙ、ＷＳ_ｙ、ＭｏＴｅ_ｙ、ＴａＳｅ_ｙ、ＮｂＳｅ_ｙ、ＮｉＴｅ_ｙ、ＢＮ、Ｂｉ_ｚＴｅ_ｙ、ＢＰ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＣｏＯ_ｘ、ＭｎＯ_ｘ、ＣｕＯ_ｘ、Ｌｉ_ｘＭｎ_ｙＯ、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_ｚＯ、およびＮｉ_ｘから選択される少なくとも１つの元素を含み、ここで、０≦ｘ≧１、０≦ｙ≧１、および０≦ｚ≧１である、請求項１０～１６のいずれかに記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤが、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、およびＳｉＯ_ｘを含み、ここで、０≦ｘ≧１である、請求項１７に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤが、無機コーティングまたは炭素コーティングを含む、請求項１０ないし１８のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤが、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧｅまたはＳｉ_ｘＧｅ_１－ｘ、およびＳｉＯ_ｘからなり、ここで、０≦ｘ≧１である、請求項１０ないし１９のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤネットワークが、ナノチューブなどの中空ナノワイヤを含む、請求項１０ないし２０のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤが網状物を形成し、好ましくは前記ナノワイヤが、互いの間で絡み合いまたは接合し、より好ましくは、前記ナノワイヤが、互いの間で凝集する、請求項１０～２１のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ネットワークが、少なくとも０．０７５ｇ／ｃｍ^３の体積密度を有する、請求項１０ないし２２のいずれか一項に記載の記載のナノワイヤのネットワーク。
少なくとも０．０５Ｊ／ｇ、好ましくは０．１～０．５Ｊ／ｇの破断エネルギー値を有する、請求項１０ないし２３のいずれか一項に記載の記載のナノワイヤのネットワーク。
前記ナノワイヤが、ＳｉまたはＧｅからなり、前記ナノワイヤが、前記ナノワイヤが、網状物、好ましくは自立性の網状物を形成し、より好ましくは前記ナノワイヤが、互いの間で接合する、請求項１０ないし２４のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワーク。
請求項１０ないし２５のいずれか一項に定義されるナノワイヤのネットワークを含む、不織材料。
請求項１０ないし２５のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワークまたは請求項２６に記載の不織材料を含む、好ましくは、前記ナノワイヤのネットワークからなる、電極。
電子装置、微小機械システム、光電子装置、ウェアラブル装置、絶縁体、センサ、電極、触媒反応、構造構成要素、電池、可撓性装置、放射線吸収材料、および透明装置における、請求項１０ないし２５のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワークまたは請求項２６に記載の不織材料の使用。
電池の電極、セパレータ、および／または集電体における、好ましくはリチウム電池における、請求項１０ないし２５のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワークまたは請求項２６に記載の不織材料の使用。
請求項１０ないし２５のいずれか一項に記載のナノワイヤのネットワークまたは請求項２６に記載の不織材料を含む、医薬組成物。